Image: Klimaerwärmung durch KondensstreifenFlugverkehr ist schlecht fürs Klima – aber alternative Treibstoffe könnten die Lösung sein. | lvcandy
TechnikAlternative Treibstoffe in der Luftfahrt

Klima­er­wär­mung durch Kondens­streifen

Lesezeit ca.: 4 Minuten
Monique Opetz

Monique Opetz

Freie Journalistin

Rund fünf Prozent trägt der weltweite Flugverkehr zur Klimaerwär­mung bei. Neben CO2 sind insbeson­dere die Kondensstreifen dafür verantwort­lich. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt deshalb Designer-Kraftstoffe mit weniger Rußemissionen, die herkömmli­chem Kerosin beigemischt werden können. Eine Lösung für umweltfreund­li­chen Luftverkehr?

03. Dezember 2019

„Wir brauchen allein in Deutschland bis 2030 zehn Millionen Tonnen alternativer Treibstoffe, um die Klimaziele zu erreichen. Dafür müssen wir in den kommenden Jahren die Produktion von Kraftstoffen aus erneuerbarem Strom im industri­ellen Maßstab etablieren“, sagt Prof. Manfred Aigner. Für dieses Vorhaben forscht der Leiter des DLR-Instituts für Verbrennungs­technik in Stuttgart an alternativen Kraftstoffen, die nicht aus fossilen Rohstoffen, sondern aus Biomasse oder aus regenerativ erzeugtem Strom, Wasser und Kohlenstoff­di­oxid gewonnen werden.

Der Fokus liegt allerdings nicht allein auf dem CO2-Gehalt, sondern ebenso auf anderen Auswirkungen des Kerosins, wie etwa Rußparti­k­el­e­mis­sionen, die eine entschei­dende Rolle bei der Bildung von Kondensstreifen spielen.

Kondensstreifen verursachen Klimaerwär­mung

„Die Atmosphä­ren­for­schung hat nachgewiesen, dass Kondensstreifen zur Erwärmung des Klimas beitragen“, erklärt Aigner. Die Kondensstreifen bilden sich durch Kondensa­tion von Wasserdampf an den Rußparti­keln der Flugzeug­ab­gase und können in Höhen von etwa acht bis zwölf Kilometern bei feucht-kalten Bedingungen mehrere Stunden bestehen und hohe Wolken bilden, sogenannte Kondensstreifen-Zirren. Diese Wolken können je nach Sonnenstand und Untergrund lokal eine wärmende oder kühlende Strahlungs­wir­kung entfalten. Bisherige Forschungs­ar­beiten zeigen: Global überwiegt die wärmende Wirkung.

90 Prozent weniger Feinstaub­bil­dung

Im Projekt ECLIF (Emission and Climate Impact of Alternative Fuels) untersucht das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt die Emissionen von Designer-Kraftstoffen, die herkömmli­chem Kerosin beigemischt werden – im Labor und in Flugversu­chen; gemeinsam mit Wissenschaft­lern der NASA und der Universität Oslo. Für Flugversuche hebt das Atmosphä­ren­for­schungs­flug­zeug DLR-Falcon ab und misst die Abgase und die Eigenschaften von Kondensstreifen eines zweiten DLR-Forschungs­flug­zeuges. Während der ersten Kampagne des ECLIF-Projektes zeigte sich, dass mithilfe der entwickelten alternativen Kraftstoffe über 90 Prozent weniger Feinstaub­be­las­tung und Schwefel­oxid­emis­sionen verursacht wurden.

„Wir haben bewiesen, dass beim Einsatz alternativer Treibstoffe weniger Rußpartikel produziert und aufgrund dessen in großer Höhe tatsächlich weniger Kondensstreifen, also weniger Zirruswolken, mit Einfluss auf die Atmosphäre gebildet werden“, berichtet Aigner.

Während der zweiten ECLIF-Kampagne richteten die Forscher den Fokus auf die Produktion und die Kosten, denn aktuell sind nur geringe Mengen an Designer-Kraftstoffen verfügbar. Ziel war: Die chemische Zusammen­set­zung der alternativen Kraftstoffe so zu optimieren, dass sie auch schon bei einem geringen Anteil eine möglichst große Wirkung erzielen. Und das haben die Forscher in Stuttgart schließlich geschafft. Sie entwickelten einen Designer-Kraftstoff, der auf möglichst wenig Rußpartikel optimiert ist und bei nur 30 Prozent Anteil im Kerosin eine genauso große Wirkung entfaltet, wie der Kraftstoff der ersten ECLIF-Kampagne mit einem 50-prozentigem Anteil. Dabei hat die Beimischung zu herkömmli­chen Kraftstoffen keinerlei Auswirkungen auf die Triebwerke. Lediglich einige Dichtungen müssten angepasst werden, so Aigner.

Bewusstsein für alternative Kraftstoffe schaffen

In Deutschland sind alternative Treibstoffe im Rahmen von Demonstra­ti­ons­flügen bereits seit knapp zehn Jahren im Einsatz. Erste Projekte zum Aufbau der Produktion von strombasierten, erneuerbaren Kraftstoffen laufen etwa in den Niederlanden, Norwegen und Deutschland. Aigner prognosti­ziert: „In den nächsten zehn Jahren werden wir die Chance haben bis zu 20 Prozent aller Kraftstoffe, die wir zum Fliegen oder Autofahren nutzen, durch alternative, CO2-freie Treibstoffe ersetzen zu können. Dafür wird gerade eine Roadmap zu Händen der Bundesre­gie­rung erarbeitet.“ Technisch möglich wäre sowohl die Beimischung als auch der Komplett-Ersatz. Wahrschein­li­cher sei aber die Beimischung, weil sie einfacher und schrittweise etabliert werden kann.

Die größte Herausfor­de­rung seien die Quellen, aus denen sie gewonnen werden. Neben Kohlenstoff und Wasserstoff wird erneuerbare Energie für die Herstellung benötigt. Etwa 20 Prozent ließe sich in Deutschland herstellen, schätzt der Leiter des DLR-Instituts für Verbrennungs­technik, den Rest müsse man aus sonnenrei­chen Regionen importieren, wo die Produktion etwa um die Hälfte billiger ist. Das Wichtigste sei aber „ein Bewusstsein für alternative Treibstoffe beim Endverbrau­cher zu schaffen. Denn er muss den Kraftstoff am Ende kaufen – trotz des deutlich höheren Preises.“

Weltweite Beimischungs­quote gefordert

Da der Markt für alternative Kraftstoffe erst am Anfang steht, schlägt die Global Alliance Powerfuels, ein branchen­über­grei­fender Zusammen­schluss von Unternehmen und Verbänden, zunächst eine weltweite Quote zur Beimischung von erneuerbaren Kraftstoffen vor. Mindestens zwei Prozent sollen es sein. Die Idee: Der Preis für ein Flugticket würde sich je nach Beimischungs­quote entsprechend erhöhen. Bei einer zehnprozen­tigen Quote würde das Ticket zehn Prozent mehr kosten. Laut Berechnungen der Deutschen Energie-Agentur dena könnten bei einer weltweiten Beimischungs­quote von zwei Prozent rund 14 Millionen Tonnen CO2 jährlich eingespart werden; bei einer Beimischungs­quote von 10 Prozent rund 68 Millionen Tonnen CO2. Das würde mehr als dem jährlichen Treibhaus­gas­aus­stoß von Irland entsprechen. Würden Sie den höheren Preis für ein besseres Klima in Kauf nehmen?